Spis treści
· Przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC)
· Działanie przetwornika cyfrowo-analogowego
· Elektryczny symbol przetwornika cyfrowo-analogowego
· Rodzaje przetworników cyfrowo-analogowych
· Zastosowania przetwornika cyfrowo-analogowego
· Zalety i wady przetwornika cyfrowo-analogowego (DAC)
Przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC)
Przetwornik cyfrowo-analogowy to urządzenie elektroniczne, które wykonuje operację konwersji. Jak sama nazwa wskazuje, konwertuje cyfrowy sygnał wejściowy na analogowy sygnał wyjściowy. Sygnały cyfrowe, takie jak zdigitalizowana muzyka, można przekształcić na dźwięki analogowe za pomocą konwertera cyfrowo-analogowego. Jest to jeden z typów konwerterów danych.
Przetwornik cyfrowo-analogowy jest również nazywany przetwornikiem DAC, przetwornikiem cyfrowo-analogowym, przetwornikiem DAC, przetwornikiem cyfrowo-analogowym itp. Przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) wykonuje odwrotną operację. DAC jest wymagany prawie za każdym razem w obwodzie, gdy jest taka potrzeba ADC.
Wiedzieć o konwerterze analogowo-cyfrowym!
Działanie przetwornika cyfrowo-analogowego
Przetwornik cyfrowo-analogowy to urządzenie służące do konwersji sygnału cyfrowego na analogowy. Sygnał cyfrowy jest definiowany jako dyskretny w czasie i dyskretny w sygnale amplitudy. Jednocześnie sygnał analogowy jest definiowany jako ciągły w czasie i ciągły sygnał amplitudy. Przetwornik cyfrowo-analogowy zamienia stałą liczbę binarną (abstrakcyjną liczbę o odpowiedniej precyzji) w pomiar fizyczny.
Połączenia transformacja ma kilka kroków w tym. Typowy konwerter cyfrowo-analogowy przekształca abstrakcyjne dane w konceptualne sekwencje impulsów. Następnie seria jest przetwarzana za pomocą filtra rekonstrukcyjnego.
Przetwornik cyfrowo-analogowy działa w oparciu o twierdzenie o próbkowaniu Nyquista-Shannona. Stwierdza, że - sygnał wejściowy można odzyskać z jego próbkowanego wyjścia, jeśli częstotliwość próbkowania jest dwukrotnie większa lub równa najwyższej składowej częstotliwości występującej w sygnale wejściowym.
Istnieje kilka parametrów służących do pomiaru wydajności przetwornika cyfrowo-analogowego. Szerokość pasma sygnału wyjściowego, stosunek sygnału do szumu to tylko niektóre parametry.
Symbol elektryczny przetwornika cyfrowo-analogowego
Poniższy symbol przedstawia przetwornik cyfrowo-analogowy.
Rodzaje przetworników cyfrowo-analogowych
Konwersję cyfrowych bitów wejściowych na sygnały analogowe można osiągnąć za pomocą różnych procesów. Omówmy niektóre typy -
A. DAC z wykorzystaniem metody rezystorów ważonych
Zacznijmy od 4-bitowej liczby cyfrowej. Zamienimy go na analogowy. Niech numer cyfrowy - B3B2B1B0
Odpowiednik dziesiętny to - N = 23B3+22B2+21B2+20B0
Tutaj B.3 jest najbardziej znaczącą cyfrą (MSB), podczas gdy B0 to najmniej znacząca cyfra (LSB). Obwód działa tutaj w celu wytworzenia analogowego sygnału wyjściowego ważonego zgodnie z pozycjami bitów i zsumowania ich.
W obwodzie napięcia logiczne, które reprezentują wejście binarne, są podawane do odpowiednich rezystorów za pomocą przełączników. Rezystory obwodów (z wyjątkiem rezystora sprzężenia zwrotnego Rf) są połączone w sposób ważony tak, aby kolejne stosunki wynosiły 2. Czyli - R0 / R1 = R1 / R2 = R2 / R3 = 2. Rezystory są również odwrotnie proporcjonalne do ich znaczenia numerycznego odpowiedniego bitu binarnego.
Gdy bit binarny ma wartość zero (0), przełącznik jest włączony i podłączony do masy. Jeśli bit binarny ma wartość jeden (1), regulator jest zamknięty i podłączony do napięcia odniesienia V.R.
Prąd i, który zostanie dostarczony do zacisku nieodwracającego to -
ja = VR * ( B3 / R3 +B2 / R2 +B1 / R1 +B0 / R0 )
Podstawiając wartości R.0R1R2R3 otrzymujemy -
ja = (VR / R) * (23B3+22B2+21B2+20B0 )
Ponieważ G jest wirtualną masą, napięcie wyjściowe vo =
Vo = -i * Rf = - (VR / R) * Rf * (23B3+22B2+21B2+20B0 )
Teraz możemy zaobserwować, że napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do wartości liczbowej liczby binarne.
Dokładność przetwornika cyfrowo-analogowego zależy od współczynników rezystora i ich zdolności do wzajemnego śledzenia przy zmianach temperatury.
Ten typ przetworników cyfrowo-analogowych ma pewne wady. Konwerter wymaga szerokiej gamy rezystorów, jeśli wejście binarne składa się z dużej liczby bitów. Konwerter drabinkowy R-2R przezwycięża tę wadę.
B. R - 2R DAC typu drabinkowego
Drabina rezystancji może przekształcić słowo binarne w analogowe. Ten typ przetworników cyfrowo-analogowych jest znany jako przetworniki drabinkowe R - 2R.
Aby zrozumieć działanie obwodu załóżmy, że zacisk B0 jest podłączony do VR, a pozostałe zaciski (B1, B2, B3) są podłączone do masy. Wynikowa liczba jest pokazana w obwodzie -
Twierdzenie Thevenina stosujemy do węzłów a0, a1, a2, a3 dotyczących gruntu. Otrzymujemy równoważny obwód Thevenina, który jest dalej pokazany w poniższym kursie -
Równoważne źródło ma napięcie VR / 16 połączone szeregowo z rezystancją 3R.
Ponownie, jeśli zacisk B1 jest podłączony do Vr, a zaciski B0, B2, B3 są podłączone do masy, to stosując również twierdzenie Thevenina, można wykazać, że źródło ma napięcie VR / 8 połączone szeregowo z rezystancją 3R.
Podobnie, gdy B2 jest połączony z VR, a pozostałe wejścia są podłączone do masy, zobaczymy, że równoważny obwód Thevenina ma napięcie źródła VR / 4 szeregowo z rezystancją 3R.
To samo dotyczy połączenia B3 z VR. Obwód zastępczy podaje napięcie źródła jako VR / 2 i rezystancję szeregową 3R.
Prąd uzyskałem na zasadzie superpozycji -
i = (Vr / 3R) * (B0 / 16 + B1 / 8 + B2 / 4 + B3 / 2)
Ponieważ G jest wirtualną masą, napięcie wyjściowe vo =
Vo = -i * Rf = - (VR / R) * Rf * (B0 / 23 + B1 / 22 + B2 / 21 + B3 / 20)
Równanie wygląda następująco -
Vo = -i * Rf = - (VR / 48R) * Rf * (23B3+22B2+21B2+20B0 )
Tu i teraz możemy sobie uświadomić, że napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do wartości liczbowej cyfr binarnych. Ten obwód może z łatwością konwertować duże cyfry binarne, ponieważ jest łatwo rozszerzalny. Wszystko, co musimy dodać, to dodatkowe przełączniki i dodatkowe rezystory do drabiny.
Jedną z istotnych cech przetwornika cyfrowo-analogowego jest to, że najmniejsza zmiana obwodu określa jego rozdzielczość.
Zastosowania przetwornika cyfrowo-analogowego
Współczesna era ma duże zapotrzebowanie na zdigitalizowane dane. Dlatego rośnie zapotrzebowanie na przetwornik analogowo-cyfrowy. Ale musimy pamiętać, że używamy sygnałów analogowych w naszym codziennym życiu, a świat jest analogowy. Tak więc, gdy potrzebujemy przetwornika analogowo-cyfrowego, potrzebujemy przetwornika cyfrowo-analogowego. Zarówno przetworniki cyfrowo-analogowe, jak i przetworniki ADC w największym stopniu przyczyniły się do rewolucji cyfrowej.
Weźmy przykład z prawdziwego świata, aby zrozumieć ich potrzeby. Rozważ rozmowę telefoniczną. Najpierw dzwoniący zaczyna mówić. Mowa jest sygnałem analogowym, który jest zamieniany na sygnał cyfrowy za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego lub ADC. Gdy zdigitalizowany sygnał jest przesyłany do końca odbiornika, należy go ponownie przekształcić w sygnał analogowy; w przeciwnym razie odbiorca nie zrozumie przesłanych danych. Tutaj służy przetwornik cyfrowo-analogowy.
Przetwarzanie dźwięku:
Muzyka i inne pliki audio są przechowywane w formacie cyfrowym w dzisiejszej erze digitalizacji. Gdy musimy je usłyszeć w głośnikach lub słuchawkach, wówczas zdigitalizowana forma musi zostać zamieniona na sygnał analogowy. Dlatego przetworniki cyfrowo-analogowe znajdują się w każdym urządzeniu, które może odtwarzać muzykę, np. Odtwarzacz MP3, odtwarzacz DVD, odtwarzacz CD, laptopy, telefony komórkowe itp.
Wysokiej klasy systemy hi-fi wykorzystują specjalistyczne samodzielne przetworniki cyfrowo-analogowe. Podobne przetworniki cyfrowo-analogowe można znaleźć w nowoczesnych głośnikach cyfrowych, takich jak głośniki USB, karty dźwiękowe itp.
W komunikacji Voice over IP źródło jest digitalizowane. Dlatego potrzebny jest przetwornik cyfrowo-analogowy, aby zrekonstruować zdigitalizowaną część na sygnał analogowy.
Kodowanie wideo:
System kodera wideo przetwarza sygnał wideo i wysyła sygnały cyfrowe do układów scalonych.
Wyświetlacz cyfrowy:
Sterownik graficzny zazwyczaj wykorzystuje tablicę przeglądową do generowania sygnałów wysyłanych do wyjść analogowych, takich jak sygnały RGB do sterowania wyświetlaczem.
Kalibracja:
Przetwornik cyfrowo-analogowy może zapewnić kalibrację typów dynamicznych w celu zwiększenia dokładności systemu testowego.
Sterowanie silnikiem:
Przetworniki cyfrowo-analogowe są również używane w urządzeniach sterujących silnikami, w których wymagany jest sygnał sterujący napięciem.
Przetworniki DAC są również używane w systemach dystrybucji danych, potencjometrze cyfrowym, radiu programowym i wielu innych miejscach.
Zalety i wady przetwornika cyfrowo-analogowego (DAC)
Zalety DAC
Jak wspomniano wcześniej, konwerter cyfrowo-analogowy jest tak samo ważny jak konwerter Analofg na cyfrowy, ma zbyt kilka punktów do omówienia. Każde urządzenie elektryczne i elektroniczne ma swoje zalety i wady. Przetworniki DAC nie są wyjątkiem. Niektóre z jego zalet to -
- Duże wejścia cyfrowe - binarne można łatwo przekształcić w ich postać analogową.
- Jedna z najszybszych metod konwersji.
- Proste obwody do zaimplementowania.
Wady DACa
- Obwody są drogie wzmacniacze operacyjne.
- Niektóre błędy, takie jak - błąd wzmocnienia, błąd przesunięcia, nieliniowość jest generalnie spowodowana rezystorem zastosowanym w obwodzie.
- Straty mocy są wysokie.
Cześć, jestem Sudipta Roy. Zrobiłem B. Tech w elektronice. Jestem entuzjastą elektroniki i obecnie zajmuję się dziedziną elektroniki i komunikacji. Interesuję się nowoczesnymi technologiami, takimi jak sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe. Moje teksty skupiają się na dostarczaniu dokładnych i aktualnych danych wszystkim uczniom. Pomaganie komuś w zdobywaniu wiedzy sprawia mi ogromną przyjemność.
Połączmy się poprzez LinkedIn –